La future tendance technologique des lampes LED

Courte introduction

La LED est petite et légère, à faible tension d’alimentation, pleine couleur, longue durée de vie, haute efficacité, résistance aux vibrations et caractéristiques de contrôle de la lumière faciles, qui offrent des conditions supérieures pour les systèmes d’éclairage conçus pour différents endroits et objectifs. Les gens sont habitués à regarder les choses sous le soleil. Pour l’éclairage général, ce dont les gens ont besoin est principalement une source lumineuse proche de la qualité de la lumière du soleil, la LED blanche est donc un indicateur important de la technologie d’éclairage à semi-conducteurs.

Parce qu’une seule LED a une faible puissance et une faible luminosité, elle ne convient pas pour être utilisée seule. Pour cette raison, plusieurs LED doivent être assemblées pour concevoir un système d’éclairage LED pratique. Cependant, il y a encore une certaine distance entre les LED blanches et les exigences générales d’éclairage, et il reste encore de nombreux problèmes techniques et de coûts qui doivent être résolus de toute urgence.

Le principal aperçu technique du système d’éclairage à semi-conducteur

1) Gestion thermique du système d’éclairage

D’une manière générale, les LED sont appelées sources de lumière froide, car le principe de l’émission de lumière LED est que les électrons émettent directement des photons par recombinaison sans avoir besoin de chaleur. Cependant, en raison de l’existence de la chaleur Joule, les LED émettent de la chaleur en même temps, et pour les applications LED haute puissance et multiples, l’accumulation de chaleur est trop faible et ne peut être sous-estimée. Les LED sont différentes des sources d’éclairage traditionnelles telles que les lampes à incandescence et les lampes fluorescentes. Une température trop élevée raccourcira ou même mettra fin à sa durée de vie. De plus, les LED sont des appareils sensibles à la température et leur efficacité chute fortement lorsque la température augmente. Par conséquent, la conception de la structure du système et le développement de la technologie de dissipation thermique sont également des problèmes auxquels les applications LED doivent faire face. Étant donné que le refroidissement par air forcé est généralement indésirable dans les sources lumineuses, à mesure que la puissance d’entrée augmente, les dissipateurs de chaleur et d’autres méthodes pour améliorer le refroidissement par convection naturelle jouent un rôle de plus en plus important dans la conception des lampes à LED et des sources lumineuses.

2) Améliorer le rendu des couleurs

À l’heure actuelle, les LED à lumière blanche utilisent généralement des LED émettant de la lumière bleue pour superposer des luminophores de grenat d’yttrium et d’aluminium (YAG) émettant de la lumière jaune excités par la lumière bleue pour synthétiser la lumière blanche. Comme son spectre de luminescence ne contient que des spectres bleu et jaune, il se pose des problèmes de température de couleur élevée et d’indice de rendu des couleurs faible, ce qui ne répond pas aux exigences d’un éclairage général. La sensibilité de l’œil humain à l’aberration chromatique est bien supérieure à la sensibilité à l’intensité lumineuse. Pour l’éclairage, le rendu des couleurs de la source lumineuse est souvent plus important que l’efficacité lumineuse. Par conséquent, l’ajout d’une quantité appropriée de luminophores émettant dans le rouge et le maintien d’une efficacité lumineuse élevée est un problème important dans l’éclairage à lumière blanche LED.

 

3) Conception optique secondaire du système d’éclairage

Les lampes traditionnelles utilisent depuis longtemps des lampes à incandescence et des sources lumineuses fluorescentes comme références pour déterminer les normes optiques et de forme des lampes. Par conséquent, le système de lampe à LED doit envisager d’abandonner les lampes traditionnelles et la méthode d’assemblage du module électroluminescent à LED, et tenir pleinement compte de ses caractéristiques optiques. Il est spécialisé pour les sources lumineuses à LED. Concevez différentes lampes.

Le contenu de conception du système optique comprend principalement les aspects suivants :

① Déterminez la forme du système optique, le nombre de LED et la taille de la puissance en fonction des besoins de l’objet d’éclairage et du flux lumineux.

② Concevez une combinaison de plusieurs tubes électroluminescents à LED dans une “source lumineuse secondaire” de source lumineuse ponctuelle, de source lumineuse annulaire ou de source lumineuse de surface, et calculez le système optique d’éclairage en fonction de la source lumineuse secondaire combinée,

③ Il est très important de contrôler la répartition lumineuse de chaque tube LED sur la “source lumineuse secondaire” qui constitue la conception du système optique d’éclairage.

Parce que le faisceau lumineux émis par la LED est concentré, il est plus facile à contrôler et aucun réflecteur n’est nécessaire pour focaliser la lumière, ce qui est bénéfique pour réduire la profondeur de la lampe. Par exemple, en utilisant un système optique à miroir plat, une grande surface peut être éclairée avec seulement 1 ou 2 LED. La profondeur de la lampe est très fine et l’utilisation de la technologie de guide de lumière, la LED est directement installée à côté du conduit de lumière, ce qui peut réduire considérablement le volume occupé par la source de lumière et d’autres composants, et créer une lampe ultra-mince .

4) Intégration de l’alimentation, du circuit et des lampes

Lors de la conception de luminaires pour LED, vous devez prêter attention à un problème auquel les concepteurs de luminaires incandescents et fluorescents doivent rarement prêter attention : l’alimentation électrique. La plupart des lampes à incandescence sont alimentées directement par des lignes électriques en courant alternatif, donc aucune source d’alimentation n’est requise. Les lampes fluorescentes utilisent des ballasts pour compléter la fonction d’alimentation. Cependant, la LED a besoin d’une alimentation électrique spéciale et d’un circuit de commande pour y être associée, et l’intégration de l’alimentation électrique et du système d’éclairage doit être prise en compte lors de la conception du luminaire.

Les principales caractéristiques de l’éclairage à semi-conducteurs et de la production d’énergie solaire sont la protection de l’environnement, les économies d’énergie, la longue durée de vie et la sécurité. La combinaison de la production d’énergie solaire et de l’éclairage à semi-conducteurs pour compléter la conversion du photoélectrique en électro-optique est la meilleure combinaison. Les appareils d’éclairage à semi-conducteurs indépendants utilisant l’énergie naturelle qui utilisent l’énergie de la batterie solaire comme source d’alimentation sont économes en énergie, respectueux de l’environnement et ont une longue durée de vie. Il permet également d’économiser les fils connexes et les installations de support, et dispose d’un énorme espace de marché.

 

5) Améliorer la fiabilité du système

La source de lumière LED est appelée lampe longue durée, en tant que dispositif électroluminescent solide, sa durée de vie théorique est supérieure à 100 000 heures et sa durée de vie est beaucoup plus longue que les sources lumineuses traditionnelles. Par conséquent, lorsqu’il est utilisé dans certaines occasions qui ne sont pas faciles à remplacer et à entretenir, son coût de maintenance peut être considérablement réduit. . Cependant, cet avantage n’est pas visible dans de nombreuses applications pratiques à l’heure actuelle. Au lieu de cela, les utilisateurs peuvent voir que la dégradation de la lumière est grave et que la durée de vie est courte. Il sera cassé après moins de 10 000 heures. En effet, les LED utilisées par tout le monde sont La LED Ф3～Ф5 mm, qui est l’indicateur le plus couramment utilisé dans l’industrie électronique, utilise un simple circuit électronique pour augmenter le courant afin d’augmenter son intensité lumineuse, mais la LED n’obtient qu’un bref haute luminosité, mais perd la durée de vie prévue de la LED. Par conséquent, les LED doivent être soigneusement sélectionnées dans la conception des luminaires à semi-conducteurs et les LED haute puissance doivent être utilisées comme source lumineuse de l’équipement d’éclairage.

 

6) Augmenter le flux lumineux et réduire le prix

À l’heure actuelle, un seul appareil LED 1W a un flux lumineux d’environ 25 lm. Le prix de la bonne qualité est supérieur à 5 $ US et le prix de la moins bonne est de 3 $ US. Le flux lumineux de 25 lm est trop faible pour un éclairage général. Le flux lumineux d’une lampe à incandescence ordinaire de 60W est supérieur à 700 lm. C’est-à-dire que pour remplacer l’éclairage traditionnel, plusieurs dispositifs à LED sont nécessaires, ainsi qu’un circuit de commande et un boîtier de lampe. , douilles, etc., un coût aussi élevé est le plus gros problème des LED blanches dans l’éclairage général. En particulier, l’efficacité est actuellement de 25 à 45 lm/W, qui doit encore être améliorée.

Tendance du développement technologique

1) Abandonner les lampes et lanternes à LED actuelles n’est qu’une méthode de conception traditionnelle des lampes et des modules électroluminescents à LED, nous devons pleinement tenir compte des caractéristiques optiques des LED et développer des lampes à LED spéciales.

2) Dans la conception de l’alimentation et du circuit de commande, l’alimentation doit modifier les méthodes d’application couramment utilisées de l’abaisseur de condensateur et du diviseur d’impédance, concevoir un circuit de source de courant constant à faible courant raisonnable et adopter la méthode de modulation du cycle d’horloge dans le courant d’entraînement pour améliorer la stabilité des lampes LED, tout en améliorant encore l’efficacité de l’alimentation.

3) En termes de conception de circuit de contrôle, il est nécessaire de développer trois aspects : le contrôle centralisé, la modularisation standard et l’évolutivité du système.

4) Dans la situation actuelle d’efficacité lumineuse et de flux lumineux limités des LED, exploitez pleinement les caractéristiques de la diversité des couleurs des LED et développez des circuits de contrôle d’éclairage LED à changement de couleur.

5) Tirer parti des avantages de la LED et développer un système d’éclairage combinant éclairage LED et systèmes photovoltaïques.

6) Développer un système intégré de source lumineuse à panneau plat adapté à l’éclairage intérieur. La tendance de développement est d’intégrer les appareils d’éclairage à LED aux bâtiments.

7) Développer un système de simulation d’éclairage LED pour accélérer le développement de produits.

8) Développer la technologie d’intégration de l’énergie solaire et des LED haute luminosité pour résoudre la technologie d’adaptation et de contrôle du système de batterie solaire et du système d’éclairage LED.